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1、填空题 硅在地壳中的含量较高,硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料,其中生产普通玻璃的主要原料有?。
(2)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:

①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃除生成粗硅外,也可以生产碳化硅,则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为?。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式?。
(3)有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和?;SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为?。
物质
| Si
| SiCl4
| SiHCl3
| SiH2Cl2
| SiH3Cl
| HCl
| SiH4
|
沸点/℃
| 2355
| 57.6
| 31.8
| 8.2
| -30.4
| -84.9
| -111.9
|
?
(4)还原炉中发生的化学反应为:?。
(5)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是?。
参考答案:(1)石英砂、纯碱和石灰石(2分)
(2)①SiO2 + 2C
Si + 2CO↑(2分)、SiO2 + 3C
SiC + 2CO↑(2分)
②Si + 3HCl
SiHCl3 + H2(2分)
(3)蒸馏(1分)? H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl(2分,答不全,少一种扣一分,但有错不给分)
(4)SiHCl3 + H2
?Si + 3HCl (2分)
(5)H2、HCl(2分)
本题解析:(1)生产普通玻璃的主要原料有石英砂、纯碱和石灰石
(2)①石英砂的主要成分是SiO2,与C可能的反应有:SiO2 + 2C
Si + 2CO↑、SiO2 + 3C
SiC + 2CO↑
②粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式为Si + 3HCl
SiHCl3 + H2
(3)硅的氯化物的熔点相差较大且互溶,所以采用蒸馏的方法可提纯SiHCl3,从元素的种类上分析SiHCl3完全水解的产物有H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl
(4)还原炉中发生的反应是氢气还原SiHCl3,化学方程式为SiHCl3 + H2
?Si + 3HCl
(5)氯碱工业的产品有H2、Cl2、NaOH,所以为上述工艺生产提供部分原料是H2、HCl
本题难度:困难
2、选择题 工业上用于制造石英玻璃和光导纤维的重要原料是:?(?)
A.Al2O3
B.SiO2
C.MgO
D.CaCO3
参考答案:B
本题解析:石英玻璃和光导纤维的主要成分为SiO2
本题难度:简单
3、选择题 瑞典皇家科学院2009年6日宣布,华人科学家高锟以及两名美国科学家Willard Boyle和George Smith获得2009
年诺贝尔物理学奖,以奖励他们在光纤和半导体领域上的开创性研究。下列有关光导纤维和半导体的有关说法错误的是
A.二氧化硅是制备光导纤维的原料,光导纤维遇碱会“短路”
B.作半导体材料的硅位于周期表中金属与非金属分界线附近
C.工业上,利用二氧化硅热分解法冶炼硅
D.二氧化硅和硅属于同种晶体类型
参考答案:
C
本题解析:
二氧化硅是制备光导纤维的原料,二氧化硅溶于强碱,A项正确;工业上,用焦炭在高温下还原二氧化硅得到粗硅,粗硅经过精炼提纯得到高纯度硅,C项错误;二氧化硅和硅都属于原子晶体,D项正确。
本题难度:一般
4、选择题 下列有关硅及其化合物用途的说法中,不正确的是
A.硅单质是制造光电池的主要原料
B.二氧化硅是制造光导纤维的材料
C.可用石英坩埚加热氢氧化钠固体
D.玻璃、水泥、陶瓷都是硅酸盐产品
参考答案:C
本题解析:石英坩埚的主要成分SiO2会与NaOH发生反应:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,不能用来加热氢氧化钠,其它选项内容正确。选项为C。
本题难度:一般
5、选择题 下列关于硅的说法不正确的是
A.硅是非金属元素,但它的单质是灰黑色,有金属光泽
B.硅的导电能力介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料
C.加热到一定温度时,硅能与O2、Cl2等非金属单质反应
D.自然界存在游离态的硅
参考答案:D
本题解析:D.主要以熔点很高的氧化物和硅酸盐的形式存在,在自然界中几乎没有游离态的硅。
本题难度:简单